2024年12月03日
星期二
中科院长春光机所研究团队开发出一种内窥镜，它能够同时获取3D可见光和近红外荧光图像。其光学设计结合了高分辨率 3D 成像功能，并且可以像皮皮虾一样同时检测多波长光的能力。
这种内窥镜采用立体设计实现3D成像功能，而传感器的灵感来自皮皮虾的复眼，不仅能够检测多光谱信息，还可以识别偏振光。这个传感器具有不同光谱和极化响应的像素，可同时检测电磁频谱的多个光谱。
不同浓度的荧光试剂：吲哚菁绿。
图像：（a） 近红外荧光图像;（b） 近红外荧光图像的强度分布;
（c） 可见光下样品的彩色图像;（d） 结合彩色图像和近红外荧光图像的结合图像。
为了实现这个目标，双目光学设计的两个单独系统必须具有完全相同的参数。中国科学院研究员Chenyoung Shi说：“这对光学组件的处理精度提出了严格的要求。” 研究人员测试了内窥镜，分析了分辨率，荧光成像能力，以及同时使用近红外光和可见光的颜色信息进行成像的能力。内窥镜在可见光下实现了高达每毫米七条光谱线对的分辨率，与目前使用的内窥镜的分辨率相匹配，在近红外照明下达到每毫米四条光谱线的分辨率。
研究人员利用这个器件获得了三种浓度荧光试剂吲哚菁绿下的可见光和近红外荧光的图像，这是一种用于标记肿瘤组织的近红外荧光标签。这三个样本对人眼无法区分。不过使用多模式内窥镜，样品很容易区分。通过成像一个有着许多纵横交错部分的复杂玩具，研究人员测试了内窥镜的3D成像性能。
研究人员设想他们的器件将取代现有的内窥镜，临床医生从而不需要接受如何使用新仪器的训练。"现有的荧光3D内窥镜要求外科医生在手术过程中切换工作模式来看荧光图像，"Shi说。"由于我们的 3D 内窥镜可以同时获取可见和荧光的 3D 图像，因此它不仅提供了更多的视觉信息，还可以大大缩短手术时间并降低手术过程中的风险。在机器人手术中，内窥镜在测试中传递的增强视觉信息可以帮助外科医生区分各种类型的组织。"虽然今天的机器人手术系统需要外科医生在近的地理位置进行手术，但基于这种多式模 3D 内窥镜的机器人手术可能有一天允许外科医生在遥远的地方远程执行手术，"Shi 说。 “这可以帮助解决医疗资源分配不均的问题，使生活在医疗条件相对较差地区的人民受益。”研究人员打算整合更多的波长以及识别光极化的能力来进一步开发该系统，以提供更完备的信息。
这项研究成果发表在《Optics Express》上。(www.doi.org/10.1364/OE.410424)
新闻链接：http://www.opticsjournal.cn/Post/Details/PT201227000077w4z7C
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